依靠低压电力载波通信技术，发展起来的集中抄表应用系统，能实现台区电费的远距离集中抄录，监控对台区总电量、线损的统计、计算，有效缓解了抄收电费工作量大的问题。但只采用远程抄表的台区仍然需要抄表员给用户送电费单，并进行人工催费，仍然无法满足供电局在“电费核收”环节减员增效、提高管理水平的客观要求。
依靠智能IC卡技术，发展起来的预付费电力管理系统，能实现先交费，后用电的管理模式。解决了电费收缴难的问题，但无法实施有效的用电管理及监控，如电费核算周期内的线损计算、电量汇总等功能，不能实现“抄”“核”环节的自动化。
预付费低压电力载波集中抄表系统有机的将上述两种技术结合在一起，运用低压载波通信技术、智能（CPU）IC卡技术、国际通行的3DES加密及密码管理技术、数据库管理技术、有线/无线通信网络技术,综合上述两种应用系统的优势，在实现预付费电力管理的同时，使系统仍然具备远距集中抄表，监控的功能。为供电企业全面实现“抄”“核”“收”自动化，提高运营效率，规避电费风险，提供了更加可靠的技术支持。
1 系统组成
CHZ151-3Dj 多费率载波抄表集中器、DDSD411型单相电子式多功能电能表、中央管理计算机和IC卡多功能电能表管理软件、智能（CPU）IC卡、手抄机
2 系统各组成部分简介
2.1 CHZ151-3Dj集中器
CHZ151-3Dj 多费率载波抄表集中器作为预付费低压电力载波集中抄表系统的中心环节，通过有线/无线通信网络连接管理系统计算机，通过低压电力线连接电能表。负责抄表过程的控制以及抄表数据的接收、存贮与转发。CHZ151-3Dj 多费率载波抄表集中器与中央管理系统计算机的管理软件通信有多种方式：RS232方式、内置/外置MODEM方式、RS485方式、PDA红外通信方式、GSM和GPRS通信方式。CHZ151-3Dj 多费率载波抄表集中器与下位多个电表控制模块的通信通过电力载波通信方式对管理的电能表进行实时抄表、冻结抄表、通/断电操作。可广泛用于城乡居民小区和企、事业单位的用电管理。
2.2 DDSD411型单相电子式多功能电能表
DDSD411型单相电子式多功能电能表作为预付费低压电力载波集中抄表系统的终端设备，是采集、管理用户用电数据信息的主要设备。该表主控CPU采用专为自动抄表及远程监控系统而设计的单片微处理器（单芯片解决方案）；电能计量采用ADE7755计量芯片；显示器采用专门定制的汉字LED/LCD。具有集成度高、安全性高，计量精度高，功耗小，通信接口丰富，显示清晰且信息量大等特点。
该电能表按照生产使用过程，及所含信息的不同，依次经历如下过程:
·裸表态（即生产出来不含任何信息的电表）
·原始态（即裸表态电表输入了必要电表参数，且启动安全机制的电表）
·发行态（即原始态电表导入了系统管理信息和系统安全信息的电表）
·运行态（即发行态电表导入了用户个人信息和安全信息的电表）
并可通过IC卡进行表态转换。
该表通过电力线载波接口与集中器通信，接受来自集中器的指令，并依据指令要求上传计量数据、用户管理信息及本用户表的状态信息。实现低压电力载波集中抄表功能和实时监测功能。
该表通过IC卡接口，接受来自系统管理计算机的设置信息，用户数据，并依据系统设置进行计量，同时反馈本表的计量信息，用户管理信息和状态信息。实现多种计费方式的预付费功能。
该表还具有多种扩展接口及告警、欠费断电功能，以方便管理部门对用户用电状况的稽查、管理和服务。
该表性能指标符合DL/T614-1997、GB/T 17215-2002 （IEC61036）、GB/T 15284-2002的要求；IC卡性能符合GB/T 18460-2002标准要求；载波性能指标符合电力行业标准DL/T 698-1999，红外通信协议符合行业标准DL/T 645-1997。该表具有安全可靠、计量精度高、LCD或LED显示、安装方便等诸多特点，特别适用于居民用户和工业用户的电能计量及控制。
2.3 IC卡多功能电能表管理软件
IC卡多功能电能表管理软件，是专为预付费低压电力载波集中抄表系统设计的配套软件。该软件集电能表档案管理、数据采集、数据管理和异常分析及IC卡售电管理为一体。为用户提供了较为完善的人机界面。
根据软件功能方案的要求，系统划分为以下5个部分
·基本信息管理部分：录入基本数据信息,建立数据库，为具体操作做准备；
·IC卡管理部分：在操作权限的控制下，制备各种功能IC卡，进行预付费管理操作；
·载波管理部分：在操作权限的控制下，完成设置集中器、载波集中抄表、数据管理等操作；
·数据维护部分：在操作权限的控制下，可以对数据库数据进行数据计算和相应的打印、浏览等操作；
·系统管理部分：可以对数据库进行修复、压缩、备份等操作。
2.4 智能（CPU）IC卡
CPU智能IC卡保密性能好，安全系数高。在系统中主要作为电能表的各项参数设置，预付费电量（金额）的传递来使用。其中IC卡操作系统和其支持的国际通行3DES加密算法，负责IC卡信息的存储、传递安全。负责根据预先设定的安全机制，对操作者的身份进行验证并对其操作权限进行控制，以及数据的加解密传递。
预付费低压电力载波集中抄表系统中共有6种功能卡：系统设置卡，清零卡，补电卡，换表卡，检查卡，用户卡。
系统中IC卡电能表和IC卡的运作关系见图2。
2.5 手抄机
手抄机在系统中主要作为电能表的各项参数设置，及人工抄收集中器或电能表的一种补充手段。主要通过红外接口进行工作。
3 预付费低压电力载波集中抄表系统五大特点
3.1 载波通信技术与智能IC卡技术的有机结合
依靠低压电力载波通信技术，发展起来的集中抄表应用系统，能实现台区电费的远距离集中抄录，监控对台区总电量、线损的统计、计算。有效缓解了抄收电费工作量大的问题。但只采用远程抄表的台区仍然需要抄表员给用户送电费单，并进行人工催费。仍然无法满足供电局在电费核收环节减员增效、提高管理水平的客观要求。
依靠智能IC卡技术，发展起来的预付费电力管理系统，能实现先交费，后用电的管理模式。解决了电费收缴难的问题。但无法实施有效的用电管理及监控，如电费核算周期内的线损计算、电量汇总等功能，不能实现“抄”“核”环节的自动化。
预付费低压电力载波集中抄表系统有机的将上述两种技术结合在一起，综合上述两种应用系统的优势，在实现预付费电力管理的同时，使系统仍然具备远距离集中抄表，监控的功能。为供电企业的“抄”“核”“收” 全面自动化，提供了更加可靠的技术支持。
3.2 丰富的工作方式
预付费低压电力载波集中抄表系统中，DDSD411型单相电子式多功能电能表通过电能表工作方式字的设置，完成工作方式控制及转换设计。
该系统由于兼IC卡预付费和载波抄表管理于一体，而且又兼容单费率和多费率于一身。在实际应用中，可以有多种方式可以选择，概括起来主要有以下几种配置方案：
·第一种：单费率IC卡预付费载波系统
·第二种：多费率IC卡预付费载波系统
·第三种：IC卡预付费单费率系统
·第四种：IC卡预付费多费率系统
·第五种：单费率载波系统
·第六种：多费率载波系统
工作方式的转换，只需通过IC卡多功能电能表管理软件制作出相应设置的系统设置卡，将系统设置卡对目标电能表作插卡设置即可完成。省去以往更换电能表的方式，使台区改制和升级变得方便可行，并且可方便的在同一台区内通过设置其电能表的工作方式管理不同的用户。为供电企业管理复杂台区提供了切实可行的解决方案。
3.3 完善的安全措施
对于各种供电管理系统，安全问题一直是系统能否投入使用的重要标志。在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中，通过对国内多种厂家IC卡系统的分析，并模拟了各种可能的攻击，采取了一系列有效的措施。确保系统安全。表1为各安全措施保障的对象和其作用一览表。
该IC卡安全系统符合：《中国金融集成电路（IC）卡规范》及《全国银行IC卡密钥管理规则（暂行）》，为本系统与银行联网，实现一卡通奠定了坚实的基础。
3.4 高度的系统集成
在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中，采用了许多大规模，超大规模集成电路。如：带载波接口，红外接口，RS485接口，显示驱动接口及系统时钟日历的微处理器，带高精度A/D转换，电压/频率转换的ADE7755计量芯片等。这些集成电路的运用，为供电企业提供了有很高性价比的优质产品。具备多种通断电方式：载波电能表状态时，可进行远程通断电控制；IC卡预付费电能表状态时，电量用尽后，继电器自动断电。
3.5 先进的系统升级手段
在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中,项目组在提高产品现有性能的同时，也着眼于未来，选择了具有在线编程能力的微处理器。即当推出新版本时，可在不拆卸电能表的情况下，现场升级系统中应用软件。
4 应用情况
西安供电局临潼供电分局自2003年底开始参与预付费低压电力载波集中抄表系统的研制，并于2004年开始正式使用。经过近两年的运行，预付费集抄表计运行正常，电能表实抄率达到了100%。后台抄收管理软件运行情况良好，不仅可实时观测客户的电量、电费数据，还可对每户电压、电流、功率进行实时监控。
预付费集抄技术的综合管理系统的推广使用，对于改善电力营销管理的意义是十分重要的，其带来的社会效益和经济效益也是十分显著的。归纳起来，主要有以下几点。
降低了电力系统的管理成本。改变了落后、陈旧的人工抄表计费模式，实现了抄表方式的技术革命，降低了抄表、催费的人力投入，为供电系统减员增效，降低管理成本创造了有利条件。该系统项目实施后，仅通过节省人力及降损两方面分析，临潼供电分局每年可增加直接经济效益20万元以上，而实际上该系统所带来的隐含的、间接的经济效益则远高于此。
安全性和工作效率。采用该系统后，抄表人员可以做到足不出户就可读取实时电能表的数据，极大的提高劳动生产率，同时减少了抄表人员登杆作业的危险性，因而方便、快捷、安全。
避免了人工抄表、收费的弊端。原始的手工抄表和收费，以及一些管理上的漏洞，用电管理中存在“关系电、权力电、人情电”现象，线路高损、抄表差错、客户欠费不仅使供电企业蒙受损失，也给用电客户带来了不必要的麻烦。该系统的实施，增加了用电透明度，最大限度降低了电费回收风险，也使客户用上了“放心电、满意电”。
为科学地发展用电负荷提供帮助。通过本集抄系统的三相负荷平衡分析，营业所管理人员可以很直观地查阅到各台区三相负荷分布情况。在发展新装负荷时，就可以作到有的放矢，避免了由于盲目发展负荷、单项负荷过重所造成的线路损耗。
丰富了农电配网的运行管理手段。本系统的运行实施使农村低压配网的运行管理产生了革命性的变化。不仅改变了旧有的必须依赖线路运行维护人员眼勤、手勤、腿勤的"三勤"维护方式，也给开展完全数字化、精确化的三率管理，合理调配电能资源，科学地进行运行管理奠定了坚实的基础。
低压载波预付费集抄系统的实施，不仅切实为客户减轻了负担，同时也为电力部门实现减员增效奠定了基础。烦琐而大量的抄表工作减少后，电力部门就可以投入更多的人力和物力进行线路、设备的维护及客户服务工作。
